При изолированном отводе метана из выработанных пространств с помощью поверхностных газоотсасывающих вентиляторов типа ВМЦГ-7 расход воздуха Qвх (м3/мин), необходимого для проветривания горных выработок выемочного участка, определяется по формуле:
(1.4)
где Qисх - количество воздуха, поступающего из очистной выработки в выработку с исходящей струей, м3/мин,
(1.5)
Iв - максимальная метанообильность очистной выработки, м3/мин;
kн - коэффициент неравномерности газовыделения (определяется в зависимости от абсолютного метановыделения в очистной выработке по таблице 1);
С - допустимая концентрация метана в исходящей из очистной выработки вентиляционной струе, не более 1% /4/;
Со - концентрация метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, не более 0,5% /4/;
kв - коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного в выработанное пространство, рассчитывается по формуле
(1.6)
Iвх - количество метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, м3/мин (в расчете принимать Iвх = 0 м3/мин);
Таблица 1 – Значения коэффициента неравномерности газовыделения kн
Абсолютное метановыделение в очистной выработке Iв, м3/мин | Коэффициент неравномерности газовыделения kн |
0,2 | 3,44 |
0,4 | 2,73 |
0,8 | 2,20 |
1,2 | 2,03 |
1,6 | 1,93 |
1,87 | |
1,70 | |
1,59 | |
1,51 | |
1,44 | |
1,43 | |
1,43 |
Из таблицы 1 принимаем kн =1,6
Таблица 2 – Значения коэффициентов kр и kво в зависимости
от коэффициента утечек воздуха kут
kут | kр | kво |
0,11-0,17 | 0,20 | 0,91 |
0,17-0,25 | 0,25 | 0,91 |
0,25-0,33 | 0,30 | 0,89 |
0,33-0,54 | 0,35 | 0,86 |
0,54-0,67 | 0,40 | 0,84 |
0,67-0,82 | 0,45 | 0,81 |
0,82-1,00 | 0,50 | 0,79 |
1,00-1,23 | 0,55 | 0,76 |
1,23-1,50 | 0,60 | 0,72 |
Из таблицы 2 принимаем kр =0,25, kво =0,91.
Таблица 3 – Площадь поперечного сечения призабойных пространств очистных выработок в свету Sоч
Тип механизированной крепи | Вынимаемая мощность пласта m, м | Площадь поперечного сечения в свету Sоч, м2 |
ОКП-70 | 1,9-3,5 | 3,1-6,4 |
КМ-130 | 2,3-3,2 | 4,7-8,2 |
КМ-138 | 1,4-2,2 | 2,9-5,2 |
1УКП | 1,3-2,5 | 2,0-4,5 |
2УКП | 2,4-4,0 | 4,0-8,0 |
Из таблицы 3 принимаем мех. крепь КМ-138 и Sоч =4 м2.
kво - коэффициент, учитывающий долю выноса метана из призабойного в выработанное пространство при отсутствии метана в поступающей на выемочный участок вентиляционной струе, определяется в зависимости от kут по таблице 2;
k р - коэффициент, характеризующий распределение воздуха на выемочном участке, определяется в зависимости от kут по таблице 2;
kут - коэффициент, учитывающий утечки воздуха через выработанное пространство из призабойного пространства при возвратноточной схеме проветривания, рассчитывается по формуле
(1.7)
m - вынимаемая мощность пласта;
Lвп - максимальная протяженность выработанного пространства, м;
Sоч - площадь поперечного сечения призабойного пространства очистной выработки, м2 (определяется по таблице 3);
fср - средневзвешенный коэффициент крепости подработанного горного массива на расстоянии от вынимаемого пласта, равном восьми его мощностям.
Расход воздуха Qвп (м3/мин), необходимого для изолированного отвода метана по аэродинамическим каналам в обрушенных породах основной кровли, определяется по формуле
(1.8)
Расчет аэродинамического сопротивления выработанного пространства Rвп (дПа с2/м6) производится по формуле
(1.9)
где Rудвп - удельное аэродинамическое сопротивление выработанного пространства, дПа с2/м7, определяется по таблице 4.
Таблица 4 – Значения удельного сопротивления Rудвп в зависимости от коэффициента fср
Коэффициент fср | 2-3 | 3-5 | 5-7 | 7-9 |
Удельное сопротивление Rудвп | 0,12 | 0,07 | 0,05 | 0,04 |
Из таблицы 4 принимаем Rудвп =0,05 дПа с2/м7.
Расчет падения депрессии по выработанному пространству hвп (дПа) производится по формуле:
(1.10)
Значение Qвп в формуле (1.10) приводится в м3/с.
Расчет необходимого действующего напора hф (дПа) на сопряжении фланговой газодренажной выработки с вентиляционной скважиной (группой скважин), пробуренной с дневной поверхности, выполняется по формуле
(1.11)
дПа
где hл - действующий напор на сопряжении очистной выработки с тупиком конвейерного штрека (знак «минус» при всасывающем способе проветривания и «плюс» при нагнетательном), дПа. Определяется по данным депрессионной съемки, в расчетах можно принимать hл = 20-40 дПа.
Расчет расхода воздуха Qс (м3/мин), отводимого по скважине (группе скважин), определяется по формуле:
(1.12)
где Qдоп - дополнительное количество воздуха, поступающее к скважине из примыкающих выработок (для первого столба в выемочном поле Qдоп = 0, для следующих столбов определяется по фактическим замерам расхода воздуха в горных выработках выемочного участка), м3/мин.
По найденному значению Qс (переведенному из м3/мин в м3/с) определяется депрессия Нв (дПа) по характеристике газоотсасывающего вентилятора ВМЦГ-7. Нв=600
Падение депрессии по вентиляционной скважине hск (дПа) определяется по формуле:
(1.13)
Таблица 5 – Значения удельного аэродинамического сопротивления скважин Rуд, закрепленных металлическими трубами
Диаметр скважины d, м | Удельное аэродинамическое сопротивление скважин Rуд, дПа с2/м7 |
0,30 | 1,230 |
0,35 | 0,560 |
0,40 | 0,290 |
0,45 | 0,157 |
0,50 | 0,092 |
0,55 | 0,055 |
0,60 | 0,034 |
0,65 | 0,022 |
0,70 | 0,015 |
0,75 | 0,010 |
0,80 | 0,007 |
0,85 | 0,005 |
0,90 | 0,004 |
0,95 | 0,003 |
1,00 | 0,002 |
Удельное аэродинамическое сопротивление вентиляционной скважины (группы скважин) Rуд (дПа с2/м7) определяется из условия
(1.14)
где Lс - длина вентиляционной скважины, м (в расчете длину скважины принимать равной глубине ведения горных работ Н).
При бурении одной скважины необходимый диаметр d выбирается по таблице 5. Если вместо одной скважины производится бурение нескольких одинаковых скважин меньшего диаметра, то количество скважин определяется по формуле
(1.15)
где Rуд1 - удельное аэродинамическое сопротивление одной скважины в зависимости от диаметра скважины d, определяется по таблице 5, дПа с2/м7.